物理化学上册的答案第五版上册.pdf

合集下载

《物理化学(第五版,傅献彩)》课后习题及答案

热力学第一定律
1mol,T1,
p1=2×101.325kPa V1=11.2dm3
pT=常数可逆
(1)T1=(p1V1)/(nR)=273K
∵ p1T1 p2T2 c
∴
2
101325
2
101325 0.0112 8.314
K
4
101325T2
1mol,T2 p2=4×101.325kPa
V2
T2 136.6K
n, T1=293K, p1=p V1=3dm3
p1=p2
n,T2=353K p2
V2
n 101.325 3 mol 0.125mol 8.314 293
U
n
353
C 293 p,m
R
dT
0.125
353.2 18.96 3.26 103 T
293.2
dT
0.125 18.996353
V2
8.314 136.6 4 101325
m3
2.8 103 m3
(2) U
nCV ,m T2
T1
1
3 2
8.314(136.6
273)J
1701J
H 15 8.31（4 136.6 273）J 2835J 2
(3)W pdV c d( nRT T ) nR dT 2 2nRdT
T pT
T
W 2nR(T2 T1 ) 2 8.31（4 136.6 273）J 2268J 14．设有压力为 p，温度为 293K 的理想气体 3dm3，在等压下加热，直到最后的温度为 353K 为止。计算过程中的 W、ΔU、ΔH、和 Q。已知该气体的等压热容为： Cp,m=（27.28+3.26×10-3T）J·K-1·mol-1。解：

物理化学第五版(傅献彩)课后习题答案

第九章可逆电池的电动势及其应用L写出下列电池中各电极的反应和电池反应*(I)PtI ⅛( P fh) I HCKa)ICb (Ao2)IPtJ⑵Pt∣⅛(⅛1)∣H+⅛H+)ll ⅞+(α⅛÷)∣⅛(s)F¢3)AgCS)I AgKS)Ir Ca I) |! CΓ(αcl-) !AgClCs) I AgCs) t(4)Pb(s) SPbSO. (S) I SOrs喊-)IleV+ (‰2+ ) !Cu(s)l⑸PrIHF 5⅛ ) I N a OHC C) ∣ HgCX S)∣ Hg⑴丰(6)Ptl H2(p ti2)∣H 十(aq) ∣S⅛O⅛(s)∣ Sb(S)((7)Pt∣F√+U1),Fe2+⅛) H Ag+ωA r+) IAg(S)J(5)Na(Hg) (¾fti)∣ N才(业十))1 OH- (Om- ) I HgO(S) J Hg(I).解：⑴负极已@屯)一*2HtaH十>+滋—正极α(∕>α2)÷2e-—2CΓ)电池反应⅛( P Hf)÷Cl3)≡≡2HCKaq).(2)负极H2<∕>H3*2H+G H+)÷2e^正扱 2Ag+CΛAS÷)÷2e~-2A e(S)电池反应 HI P H2 ) + 2⅛+¢^+ )—2AgCs)+2H+C AH÷}.(3)负极Ag(s)÷I-(αc )— AgKs) +e-正极 AgCKS)+ e-→A ft(s)+Cr Ca Q-)电池反应AgCKS)+ Γ(如亠)一AgKS)+ CΓ(απ-)4(4)负极 Pb(s)+SOJ- (dsoj- )—>PbS(Λ (s)÷2^正极 Cu2^," (acu?+ )+2e-—CU(S)电池反应 Pb(s) ÷Cu3+ GI c?+ ) + SC⅛^ Cαst⅛- )=PbSCΛ (s)+Cu∞.(5)负极H2C^R P÷2□H'C⅛IH- )—→2H s O(D + 2e- '正极 HgCXS)+ H2O(I)÷2e~—20H" <aoH- )÷HgCl)电池反应 HE(PH2) + HgO3—H∕D+HpCX3(笳负极SH Z S H/—6H+(αH÷) + 6e^正极 S⅛03 Cs> + 6H÷>÷6e^— 2Sb(s) +3H2Od)电池反应3H√ P H2) ÷S⅛C⅜ (S)—2Sb(S) ÷3H s O(I)i(C负扱 Fp (直)一 F尹 3)十L正极 Ag- (d j⅛+ ) + e-'― Ag(S)电池反应 Fe2+ (fl≡) + Ag+(α⅛r+I=F旷(<iι>÷ Ag(s)r住)负扱 2N⅛(Hg)(flβπι)-→2Na+ (・泌)+ 2HgU)÷2e~正极 HgCxS) ÷H2OCD+ Se^—HgCl)+ 2OH^ <αO H- >电池反应 2Na(Hg)Cd,m) + HgOCS)÷H20<D—2Na+(α⅛÷ )÷20H^ (a0H- )+3Hg(lλ2,试将下述化学反应设计成电池*(DAgCKs)=Ag+ 3⅛+ )+CΓ(αα- ) f¢2)AgCKS)+ Γ (dj- )—Agl(S) =+CΓ(αα- )∣(3)H2(∕>H2) + HgO(s)―Hg(l) + H2O(l);(4)Fe2ψ(αj⅛2+ ) + Ag' (αAβ + )—Fe'* (OF』+ )+Ag(s);(5)2H2(∕>H2)+O2 (Po2)—2H2O(1);(6)Cl2(∕>α2)÷2Γ (a1- )—I2(s)÷2CΓ (a c r );(7)H2O(I)=H+ (aκ+ )÷OH- (OOH-);(8)Mg(S)+-i-O2(g)÷H2O(l)==Mg(OH)2(S);(9)Pb(s) + HgO( S)— Hg(I)+PbO( s)；(10)Sn2÷ (az+ )÷T13÷ (a∙∏a+ )—Sn4÷ (a5n<+ )+Tl+ (a∙π+ ). 解:设计电池(1)Ag(S)| Ag+ (fl Aβ÷ ) Il Cr (aa- ) I AgCl(S) I Ag(S)(2)Ag(s〉I Agl(S) IΓ (a,- ) ∣∣ Cr (Oa- ) I AgCKs) | Λg(s)(3)Pt∣H2 (P H2) ∣oH^(aoH- ) I HgO(S) I Hg(I)(4)PtlFe2+ (aFe2+ ),Fe3÷ (3』+ )I Ag+(a" )∣ Ag(S)(5)Pt∣H2(g)∣H+(aH÷>IO2(g)∣Pt(6)I2(S) IΓ (ar ) ∣∣ Cl- (a a-)∣Cl2(g)∣Pt3.从饱和WeStOn电池的电动势与温度的关系式,试求在29& 15 K,当电池可逆地产生2 mol电子的电荷量时,电池反应的Δr Gm,Δr Hm,和Δr S m.已知该关系为E∕V=1.018 45-4. 05XlOT(T7K-293.⑸一9. 5× 10^7(T∕K-293. 15)2解：由E的关系式求出(霁)，再求出29& 15 K时E的值.因为:Δ,G m = -zEFjΔr H m= Δr G m+T ∙ Δr S ra.(霁)=-4. 05× 10~5 -2×9. 5× 10^7× (T-293.15)V ・当 T=29& 15 KBt∙(∣f) =-5.0×10-5V・ KTE=I. 01815-4. 05×10^5(298. 15~293. 15)-9. 5×10~7(29& 15-293. 15)2 = 1. 018 V∆r S m = zF(,∂E∕∂T)fi = 2 X 96500( - 5. O × 10^5)J ・ K・ mol~,=-9. 65 J ・ K^1∙ moΓ, Δr G tn = -zEF= — 2X96500X1. 018 J ∙ moΓ1 = —196. 5 kJ ∙ moΓ*Δr Hm =-ZEF+7⅛F(霁)p = Δr Gm + T ・Δr S m = -196. 5 kJ ・moΓ1+29& 15×(-9. 65 J ・ KT ・moΓ1 ) = -199. 4 kJ ・moΓ,4.298 K时,下述电池的电动势为1. 228 V：Pt∣H2(p∙)∣H2SO4(0.Ol mol ∙ kg-I)Io2(pβ)IPt已知H2O(l)的标准摩尔生成熔为Δf m(H2OJ) = -285. 83 kj・moΓ1.试求：(1)该电池的温度系数；(2)该电池在273 K时的电动势.设反应熔在该温度区间内为常数•解:(1)电池反应：负极 H2(∕>β)— 2H+G⅛+)+2e-正极H2θ(l)+*Q(p°)+2e-― 20H- Ca OH-)电池反应 HS)+*Q(Po) = H20(1)Δr Gm =-ZFE= 一2X96500X1. 228 J ・ mol',=-237. 004 kJ ・moΓ,Δr H m = Δr G ro +T ・ Δ,S m 其中 z‰Sm=ZF(11)”∆r Sm = Af HmFdGm = — 28§说翠型4 = _ ⑹.75 J. mθl→T= 273 K 时，E=273 ・(一& 54X IoT 〉一二叢盘胪=1. 249 V.5. 电池Zn(S)IZnCI 2 (0. 05 mol ・kg-】)∣ AgCI(S)IAg(S)的电动势与温度的关系为E∕V= 1. 015-4. 92× 10^4 (T∕K)-298试计算在298 K 当电池有2 mol 电子的电荷量输出时,电池反应的和此过程的可逆热效应Q R ∙解:298 K 时有2 mol 电子的电荷量输出E= 1. 015-4. 92×10^4(298~298) = 1. 015 VΔr Gm = 一ZEF=-2X96500X1.015=-195.9 kJ ・ moΓ, XG m =ZF(^) =2×96500×(-4. 92×10^4) = ~95. 0 J ・何㈡・ K~ιΔr H m =Δr G m ÷T ∙ Δr S m = -195. 9 kJ ∙ mol -1 ÷298X(—95.0) J×moΓ1=-224. 21 kJ ∙ mol^1 可逆热效应为:Q = T ・ Δr S m = 298 K ・(一95. OJ ・ moL ・ KT) = 一28.31 kJ ・ moΓ,6. 在 298 K 时，电池 Hg(I) I Hg 2CKs) ∣ HCKa)ICI 2(p ∙) I Pt(s)的电动势为 1. 092 V,温度系数为9. 427 ×10^4 V ・ KT.(1) 写出有2个电子得失的电极反应和电池的净反应；(2) 计算与该电池反应相应的Δc G m .Δf S m ,Δr H m 及可逆热效应Q R .若只有1个电子得失,则这些值又等于多少？(3) 计算在相同的温度和压力下,与2个电子得失的电池净反应相同的热化学方程式的热效应.解:⑴在298 K 时负极 2Hg(l)— Hg 2Cl 2(s)+2e-正极 Cl 2(p ∙)÷2e -― 2Cl-(α)电池反应 2Hg( 1) +Cb (P 9)—Hg 2Cl 2 (S)+2CΓ (α).(2) Δr G m = -zFE=-2×96500× 1. 092= -210. 756 kJ ・ moΓ1Δr S rn = zF(霁)=2X96500X9. 427X10T = I81. 94 J ・ moΓ,・Δr H πι =Δr G m +T ・ Δc S m= (-210. 756×103 + (81. 94X298) = —156. 54 kJ ・ mol^1QR=T ・ A r S m = 298X181. 94 J ・ mor ,=54. 22 kJ ・ mol^1若只有一个电子,则所求的值变为原来的1/2.(3) 若在相同温度压力下,热化学方程式的热效应为 QP =△ H∏I =— 156. 54 kJ ∙ mol -17. 一个可逆电动势为1. 70 V 的原电池•存恒温榊中恒温至293 K.当些电池短路时(即宜接发生化学反∕3E ∖ -ΔrS m . ∖3T)p ZF= 2X96500 8-54X10-V-K-⑵ Δ,H ιn =-ZFE+zFT(霁)p△「H rn 不随温度变化应,不作电功)，相当于有IOoO -C的电荷墩通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同,试求以此电池和恒温槽都看作系统时总的爛变•如果要分别求算恒温槽和电池的爛变•还需何种数据？正极-I-Tr + (血卜)÷e -― -∣-T1+S 卜) 解:电池发生的反应与可逆放电时的反应相同•系统的 ΔrGn ≡Wf,mBX = — TlEF= -GF)E=-Q ∙ E=+ 1000 • 1. 70=1. 7×103J QP='Hm∆S(槽〉=一爭体系的 Δr H=Δf G÷T ∆f S=O•S=半=爭=坷衆j =5∙ 8 J-K-*若要分别求熔变还需知道电池反应的熔变.8. 分别写出下列电池的电极反应、电池反应,列出电动势E 的计算公式,并计算电池的标准电动势P. 设活度因子均为1,气体为理想气体.所需的标准电扱从电极电势表中査阅. (1) PtIH 2(p ∙)∣KOH(0.1 mol ∙ kg-,)∣O 2(ρβ)∣Pt l(2) Ptl H 2 (/>•) IH 2SO 4 (0.1 InoI ∙ kg~,) IO 2 (∕>∙) I Pt j(3) Ag(S) I AgI(S) IΓ (αf ) ∣∣ Ag 十(%+ ) ∣ Ag(S)；(4) PtlSn 4+ (a/+ ) ∣∣ Tl 3+ ,T1÷ (a τι+ )∣Pt;(5) Hg(I) I HgO(S) IKOH(O. 5 mol ・ kg~1) ∣ K(Hg)(a βm = 1).解：(1)负极 yH 2(∕>∙)÷OH^(aoH - )—*H 2O(I)÷e^正极 ~O 2(p ∙)+yH 2O(l)÷e -— OH-(aoH-)电池反应-∣H 2(p ∙)+-}θ2(p ∙)一y H 2 O(I)电动势E=B-響n(叫O-f =EL VdH 2 •叫 /E =痪 IH 2O-^H + IH 2.⑵负极 y H 2(p β)— H +(aκ÷)÷e -正极 yO 2(p β)÷H÷(aH÷)÷e'— -∣ H 2O(I)电池反应 y(∕>∙)+yθ2(p β)—y H 2 O(I)E=F=衣⅛ IH 2O —内+ H 2(3) 负极 Ag(s)÷Γ (ar )— Agl(S)+e -正极 Ag + (aA β÷)÷e --→ Ag(s)电池反应 Ag+ (aA β+)÷Γ (ar )—AgKs)B =陆+∣心一曲Ag ∙(4) 负极-I-Sn 2(a ⅛2+ )— Sn 4+(a ⅛4+ )÷e~电池反应-JSn 2+ (αso 2+ )÷yTl 3+ (α-∏3+ )—yTl÷ (如+ )+ySn 4+(αs ∏*÷ )E8—野(芋÷器「B =耐 ∕∏++碼n4+∙Sn2+∙⑸负极 y Hg(I)÷0H^ (OOH- )-→y HgO(s)÷y H 20( 1) + e~正极 K +(ακ÷)+丄 H g(l)+L-* 丄 K fl Hg(心+) n n电池反应 (令+卡)Hg(l)+OH- (OeH- )÷K + (ακ+ I=令 HgCXs)+* FfeO(I)+*K n 曲处)E W= 9⅝+ ∙Hg ∙0H β-©3・H«・OH_ •9. 试为下述反应设计一电池Cd(S) ÷I 2 (S)—Cd 24 (αcd 2÷ ) +2Γ (Φ )求电池在298 K 时的标准电动势E*,反应的Δr G ∙和标准平衡费数K ：.如将电池反应写成-Jcd(S)+-∣I 2 (s)==-∣∙Cd 2+ (α<√+)+Γ (αΓ)再计算E*>Δr G*和K ：,比较两者的结果,并说明为什么.解:设计电池还原负极 Cd(S)― Cd 2+(αcd 2÷)+2e -氣化正极 I 2(s)+2e-— 2Γ (αr )电池反应 Cd(S)+ I 2(s)—Cd 2+ (OCd2÷ )+2Γ (αr)O =殉1厂一獰+ ICd=0. 5355-(-0. 4029)=0. 9384 VΔr Gj 1 = -zE w F=-2×965OO×O. 9384 = -181.11 kJ ∙ moΓ1K ： = 5. 56X10巴电池反应式写成-I-Cd(S)÷Iz (s)=-^-Cd 2+ (OCd 2十)-J -I - (a 厂)D 不变 Δr G ∙(2) = yΔr GS 1(l) = -90. 56 kJ ∙ InOlTK ：⑵= (KJ(I) )⅛ =7. 46×IO 15.10. 298 K 时,已知如下三个电极的反应及标准还原电极电势,如将电极(1)与(3)和(2)与(3)分别组成自发电池(设活度均为1),请写岀电池的书面表示式;写出电池反应式并计算电池的标准电动势・仃)Fe 2+ (ap e 2÷ )+2e 一一 Fe(S)(2) AgCl(S)÷e^^— Ag(s)÷CΓ (aa") (3) Cl 2(p β)+2e^— 2CΓ (Oa -) 解：自发反应E>0,电极电势高的做正极电极(1)的电极电势V 电极(2)的电极电势.E=F∙-^Γln ]Λκ÷ ∙ ^OH - InK ： = 'Gm 二 RT ~ -18L IlXlO 3 = 73. 0958 φβ(Fe 2^ IFe) =—0. 440 V ； φβ(CΓ IAgCl(Ag)=O. 2223 V ；φ∙(Cl 2 ICr ) = 1. 3583 V.(1)写出电池的表示式.(2)计算上述电池反应在298 K、反应进度为1 mol时的标准平衡常数K：.(3)若将过量磨细的银粉加到浓度为0. 05 mol・kgτ的Fe(NQ)3溶液中,求当反应达平衡后,Ag*的浓度为多少？(设活度因子均等于1.)解：⑴电池表示式为 PtlFe2"(α1),Fe3÷(α2) ：• Ag+(α3)∣Ag(s).(2)平衡常数InK： =欝^=^VlAg- 9^e3*∣Fe2÷1 τ^.l×(0. 7991-0. 771) • 96500_,lnκ∙^ 298X8.314 ^t094K： = 2. 98&(3)已知Ag(s)÷Fe3÷ -- Ag÷ ÷Fe2÷开始0∙ 05 O O平衡0.05-α a aκ⅞ =5⅛ = (Kυ-=(2. 988)-«a=4.417×10~2 mol ・ kg^1.14.试设计合适的电池判断在298 K时•将金属银插在碱溶液中，在通常的空气中银是否会被氧化? (空气中氧气分压为21 kPa).如果在溶液中加入大Ift的CN—,情况又怎样？已知：[Ag(CN)2]-=—Ag(s)÷2CN^矿=一0. 31 V.解:设计电池Ag(s)÷Ag2O(S) IOH- (αoH- ) IOz(如)IPt 电池反应2Ag(s)+寺Q (如)= Ag2O(s)负极2Ag(s)+2OH~ (αoH-)—Ag20(s) ÷H20( 1)÷2e^正极 yC)2(∕>o2) + H2O(l)+2e-— 20H~ (a oH-)B =φ⅞∣0H----------卩Ag2OIAgiOH- =(O• 401一0・ 344) V=0. 057 V& 314X298=0. 047 V>0△「G n = -ZFEVo电池是自发的,在空气中碱性条件下Ag能被氧化成氧化银. 加入CN一后,电池变为Ag(S)I[Ag(CN)2]- ,CN-(加- )Il OH" (a o∏-) ∣Cλ(po2) IPt负极2Ag(s)÷4CN~ (acN- )— 2[Ag(CN)2]' +2e~正极∙yO2(∕>c⅛ )÷H2O(l)÷2e^— 20H- (aoH~)屯池反应：=C∙ 057 V ln(0.21)-⅛V2Ag(s)+4CN- S CN-)÷y⅛(po2)÷H2O(l)= 2[Ag(CN)2]- +2OH ・(αθH-)电动势E 冷墙唏-蔚 U 詈普 E=9⅛2!OH- -⅞⅛‰GN>jTΛ1,-fJln 击-第In 3-):豪(S) =0. 401-(-0. 31)-0. Ol-^ln 屜.=昙零2]之大量CN 一存在,Q CN -很大,而Q OH -与Q 〔心a?：T 都很小故In 皿-¥竖畤M rZVO(OCN )E>0∙ 701此时电池电动势大于不加大量CN-离子时的电池电动势.E=RI ^t E 越正K ：越大反应的趋势越大.所以•加入CN-后，Ag 氧化成[Ag(CN)2]-・15. 在298 K 时,分别用金属Fe 和Cd 插入下述溶液,组成电池.试判断何种金属首先被氧化?(1) 溶液中含Fe 2+和Cd 2+的活度是0.1・(2) 溶液中含Fe 2+的活度是0・1,而含Cd 2÷的活度是0. 0036.解:(1M=^÷ ICd = -0.4029 V鸭=强2十 IFe = -0. 4402 V前 >衣，以妨为正极设计电池 Fe(S)IFe2+(QFe2+ ),Cd2+(αcd 2+ )1 Cd(S)负扱 Fe(S)— Fe 2+(αh e 2÷)+2e -正极 Cd 2+(αcd 2÷ )÷2e~— Cd(S)电池反应 Fe(s)÷Cd 2' (αcd 2+ )=Cd(S)+ Fe 2")电池电动势:E=F —第L 苗= MICdFe2+,Fe -琴In =0. 0383 V>0 > ∆r G m = — zEF<Z0 电池反应能发生首先Fe(S)被氧化成Fe 2+.⑵ E=LfJln 眸 =θ∙0383 v -⅜ii≡IF lnδ⅛⅛ = -0. 0044 V<0Δf G m >0反应不能发生,而其逆反应可以发生•Cd 首先被氣化成Cd 2+. 16. 在 298 K 时,有电⅛: A g (S) 1 AgCl(S) ∣ NaCK a q) I Hg 2Cl 2 (S) | Hg(I),已知化合物的标准生成 Gibbs, 自由能分别为：5GU AgCl,S) = —109. 79 kJ ・ moΓl,Δr G ∙ (Hg 2Ch ,s) = -210. 75 kJ ∙ mol~l .试写出该电池的电极和电池反应,并计算电池的电动势.解：负极 Ag(s)+C 厂(Oa-)— AgCI(S)÷e'正极-^-Hg 2C∣2(s)÷e -— Hg(I)+Cl (Oa-) =0. 701-琴In (QOH-)2([Ag(CN)2]-)2(OCN- )4 = -0.4029+0. 4402& 314X298] I 2X96500电池反应 Ag( s>+寺 Hg 2Cl 2 (S)==AgCKS) + Hg(I) Δr Gm =ΔfG>(AgCl,s) — ∙ Δr G ⅛ (Hg 2Cl 2 .s)= -109. 79—寺 X ( — 210. 75) = — 4. 415 kJ ∙ TnOr l标准态下E=F? =—辔=疇謡=0.04575 V17. 根据下列在298 K 和标准压力下的热力学数据•计算Hg(XS)在该温度时的解离压.已知： (1) 电池 Pt IH 2 (A ,2 ) I Na()H(α) I Hg(I)的标准电动势 E*=0. S265 V ； (2) 反应 H2(g) + *O 2(l)—H 2O(I)的 Δr H^ = -285. 83 kJ ∙ moΓ,J (3) 298 K 时,下表为各物质的标准摩尔爛值解:负极 H 2 (P H 2 )+2OH-(a θH- )— 2H 2O(l)+2e^正极 H 2O÷Hg(Xs)÷2e -— Hg(I)+2()H^ (a 0H~) 电池反应 HZ(PH2> +Hgo(S)—Hg(l) +HZo(I)①∖G = — ZFF=(—2X96500X0. 9265) = 一 17& 84 kJ ・ mol~1H2(g)+*Q(g)==H2O(l) ②∆r Gm=Ar Hm-T ∙ Δr S^1∆r q = 69. 91-130. 7-γ(205. 1) = -163. 34 J ・ IC q・ m□Γ1ΔrG, = (-285. 83X103-29& (一163. 34))=—237.15 kJ ・ moΓ' ①一②式得 HgO(S)-Hg(I)+*Q(g) ΔcS=ΔrG ⑴一、企(2)= -17& 81+237.15=58. 34 kJ ∙ moΓ1K e= 5. 94X107In58. 34 XIO 3 on 一&31 仪298一一23. 547K・=(分)=5. 94×10'nPo z=3∙ 575X1(Γ" Pa18.在273〜318 K的温度范围内，下述电池的电动势与温度的关系可由所列公式表示：(1)CU(S) I Cu2O(s) I NaOH (aq) ∣ HgO(S) I Hg(I)E∕mV=461. 7-0.144(T∕K-298)÷1. 4×10"4(T∕K-298)2(2)Pt(S) ∣H2(p e)∣ NaOH(aq) ∣ HgO(S) | Hg(I) *E∕mV=925∙ 65—0. 2948(T∕K-298)÷4. 9X1()T(77K—298严已知Δr H=(H2()J> = -285∙83 kJ ∙ moΓ1,Δ∣C⅛(H2OJ) = ~237. 13 kJ ∙ moΓ,,试分别计算 HgO(S)和Cu2(Xs)在 298 K 时的Δf G∙和Δi H:的值.解：CU(S) ICu2O(S) I Na()H(aq) ∣ HgO(S) | Hg(I)(1〉的电池反应为负极 2Cu( S)+20H- (aq) ―Cu2 O(s) + H2O(l)÷ 2e_正极Hg(XS)÷H2O(l)+2e-— Hg(I)+2()Fr (aq)电池反应2Cu(s) ÷ Hg()(S)=*Cu2O(s) + Hg(I)①(2)的电池反应为：负极 H2(p∙)+2()H一 (aq)— 2H2()(l)+2e'正极 Hgo(S) + H2O(l)+2e一一Hg(I)+ 2()FΓ (aq)电池反应Hg()( s) ÷ H2(∕>∙ )≡=Hg( 1) + H2 0( 1) ②在298 K时①、②的电池电动势分别为El =451. 7-0.114(T-298)+l∙ 4X10T(T —298)2 mV= 461.7 mVE2 =925. 65 mVΔrG^(l) = -^EιF=0.4617×96500×2≡-89. 11 kJ ∙ moΓ,ΔΓG(2)=-Z E2F=O∙92565×965OO×2=-17& 65 kJ ∙ mol"1在298 K时Δr((l)=zF(需)=2×965OO×(-O. 144)× 10^3 = -27. 792 J ∙ K^1・ mo「△rSS I(I) = ZF(需)” = 2X96500X(一0.2948)X107 = -56. 896 J ・ K^,・Δr H m(l) = ΔrG m(l)+T∙∆r S ro(I)= -89. IlXlO3 J ∙ moΓ1÷298×(~27. 792 J ∙ K ∙ moΓ1) = _97. 39 kJ ∙ mol一】Δr H m(2) = Δr G m(2)÷T ∙ ΔrS fn(2)= -17& 65 X IO? + (— 56. 896) X 298= -195. 61 kJ ∙ moΓ1已知 H2(p・)+*Q(p。

天津大学-第五版-物理化学上习题答案

第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/v=（÷）=小时1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。

试求甲烷在标准状况下的密度。

解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。

充以4℃水之后，总质量为。

若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。

试估算该气体的摩尔质量。

解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。

物理化学答案_上册_高教_第五版[1]

A的为系统，求经可逆膨胀到解：过程图示如下
。始态温度时，系统的
，压力及过程的
。今以气体 B 。
将 A 和 B 共同看作系统，则该过程为绝热可逆过程。作以下假设（ 1）固体 B 的体积不随温度变化；（2）对固体 B ，则
从而
对于气体 B
2.26 已知水（H2O, l）在 100 °C 的饱和蒸气压尔蒸发焓结成液体水时的
（2）气体 B 得到的功（3）气体 A 的末态温度
。。。
（4）气体 A 从电热丝得到的热解：过程图示如下
由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此
功用热力学第一定律求解
气体 A 的末态温度可用理想气体状态方程直接求解，
将 A 与 B 的看作整体，W = 0，因此
2.25 在带活塞的绝热容器中有 4.25 mol 的某固态物质 A 及 5 mol 某单原子理想气体 B，物质
因此，
1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。
（1）
保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。（2）隔板抽取前后，H2 及 N2 的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中 H2 及 N2 的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后
要确定
，只需对第二步应用绝热状态方程
，
对
双
原
子
气
体
因此
由于理想气体的 U 和 H 只是温度的函数，
整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆
2.24 求证在理想气体 p-V 图上任一点处，绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝对值。

物理化学第五版pdf

物理化学第五版pdf
《物理化学第五版pdf》是一本经典的物理化学教材，该书被广泛用于物理化学课程的教学和研究。

该书主要介绍了物理化学的基本概念、理论和实验方法，包括热力学、动力学、量子化学等重要内容。

第五版相较前几版，改变了书中的一些错误和不够清楚的表述，上了更多的研究进展和应用案例，使读者可以更好地理解物理化学领域的最新进展和应用。

同时，该书还提供了大量的例题、习题和答案，可以帮助读者加深对物理化学概念的理解和应用。

总体而言，物理化学第五版pdf是一本值得学习和掌握的物理化学教材，对化学专业学生及从事物理化学研究的学者有极高的参考价值。

天津大学物理化学第五版(上)习题答案.docx

3
1-7今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：设A为乙烷，B为丁烷。
n
pV
101325
200 106
0.008315mol
RT
8.314
293.15
p。
（2）抽隔板前，H的摩尔体积为Vm,H2
RT /
p，N的摩尔体积Vm ,N2
RT / p
2
2
抽去隔板后
V总
nH2
Vm, H2
nN2
Vm, N2
nRT / p
(3nN2
nN2
) RT / p
3nN2RT
nN2
RT
p
p
nH2
3nN2
所以有
Vm ,H2RT / p，Vm ,N2
RT / p
可见，隔板抽去前后，
-1
=73.1 cm·mol
1-16
函数1/（1-x）在-1＜x＜1区内可用下述数表示：
1/（1-x）=1+x+x2+x3+⋯
先将范德方程整理成
p
RT
1
a
Vm1
b / Vm
2
Vm
再用述数展开式来求范德气体的第二、第三里系数分
B（T）=b-a（RT）C=
（T）=b2
解：1/（1-b/ Vm）=1+ b/ V
其实验值为70.3cm3·mol-1。
解：用理想气体状态方程计算如下：
VmRT / p 8.314
273.15
40530000

天津大学第五版物理化学上册习题答案(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V p nRT V p p nRT V p V V TT T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。

试求甲烷在标准状况下的密度。

解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。

充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。

若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。

试估算该气体的摩尔质量。

物理化学第五版上册习题答案

物理化学第五版上册习题答案10－1 请回答下列问题：(1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？(2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？(3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？(5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。

产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。

(2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”，根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。

(3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。

(4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。

物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。

43331432r133r2r13a1222r2－r12)(1?10)1?10?9?33－10－6)2?r2?r4?r＝2?58.91?100.1?10 ?6?32?58.91?100.1?10 ?6?34?58.91?100.1?10 ?6?3－－－－2?r＝2?22.3?105?10 ?5?3＝892 pa?3h＝2?cos?r?g＝2?22.3?105?10 ?5?1?789.4?9.8＝0.1153 m－时，计算(1) 开始形成水滴的半径；(2) 每个水滴中所含水分子的个数。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设 A 为乙烷，B 为丁烷。
n = pV = 101325 200 10 −6 = 0.008315 mol RT 8.314 293.15
M
=
m n
=
yAM A
+
yBM B
= 0.3897 0.008315
= 46.867 g mol −1
= 30.0694 y A + 58.123 yB
H2O(l)
1
n=m/M=pV/RT
RTm 8.314 298.15 (25.0163− 25.0000)
M= =
= 30.31g mol
pV
1333010−4
1-5 两个体积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状
况条件下的空气。若将其中一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，
—p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。
P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331
ρ/ 2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660
（g·dm-3）
解：将数据处理如下：
P/kPa
101.325 67.550 50.663 33.775 25.331
62.45
n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144 小时
1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在
标准状况下的密度。
解： CH4
=n V
M CH4
=
p RT
M CH4
101325 16 10 −3 =
8.314 273.15
= 0.714 kg m −3
当 p→0 时，(ρ/p)=0.02225，则氯甲烷的相对分子质量为
M = ( / )p p→0 RT = 0.02225 8.314 273.15 = 50.529g mol−1
1-7 今有 20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的 200 cm3 容器
中，直至压力达 101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为 0.3879g。
忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的
体积不随温度而变化，则始态为
n = n1,i + n2,i = 2 piV /(RTi )
终态（f）时
n = n1, f
+ n2, f
=
pf R
V T1, f
+V T2, f
=
p f V T2, f + T1, f R T1, f T2, f
= 1 nR = 1 V V p VT
= T −1
T
=− 1 V
V p
T
=− 1 V
(nRT p
/
p) T
= 1 nRT = 1 V = p −1 V p2 V p
1-2 气柜内有 121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体 300m3，若
以每小时 90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？
用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下向釜内通氮直到 4 倍于空气的压
力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。这种步骤共重复三次。求
pC2H3Cl / pC2H 4 = yC2H3Cl / yC2H 4 = nC2H3Cl / nC2H 4 = 0.89 / 0.02 联立式（1）与式（2）求解得
pC2H3Cl = 96.49kPa; pC2H4 = 2.168 kPa
1-10 室温下一高压釜内有常压的空气。为进行实验时确保安全，采
解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为
n = pV = 121.6 10 3 300 = 14618 .623mol RT 8.314 300.15
每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v = 90 103 = 90 103 = 1441 .153mol h−1
M C2H3Cl
1-4 一抽成真空的球形容器，质量为 25.0000g。充以 4℃水之后，总
质量为 125.0000g。若改用充以 25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，
则总质量为 25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。
学海无涯
解：先求容器的容积V = 125.0000 − 25.000 = 100.0000 cm3 = 100.0000 cm3
为 0.89、0.09 和 0.02。于恒定压力 101.325kPa 条件下，用水吸收掉0 kPa 的水蒸气。试求
洗涤后的混合气体中 C2H3Cl 及 C2H4 的分压力。
学海无涯
解：洗涤后的总压为 101.325kPa，所以有
pC2H3Cl + pC2H4 = 101.325 − 2.670 = 98.655kPa
yA + yB =1
（1）
（2）
联立方程（1）与（2）求解得 yB = 0.599, yB = 0.401
pA = y A p = 0.401 101.325 = 40.63kPa pB = yB p = 0.599 101.325 = 60.69kPa
1-8
1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别
气体 pVT 性质
学海无涯
1. 1-1 物质的体膨胀系数V 与等温压缩系数T 的定义如下：
V
=1 V
V T p
T
=− 1 V
V p
T
试导出理想气体的V 、T 与压力、温度的关系？
解：对于理想气体，pV=nRT
V
= 1 V = 1 (nRT / p) V T p V T p
(ρ/p)/ 0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237
（g·dm-3·kPa）
作(ρ/p)对 p 图
学海无涯
ρ/p
0.0229 0.0228 0.0227 0.0226 0.0225 0.0224 0.0223 0.0222
0
20
40
60
80
100
120
p
ρ/p 线性 (ρ/p)
pf
=
n VR
T1, T1, f
Tf 2, f + T2,
f
=
2 pi Ti
T1, f T2, f T1, f + T2, f
= 2 101.325 373.15 273.15 = 117.00kPa 273.15(373.15 + 273.15)
1-6 0℃时氯甲烷（CH3Cl）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ/p